[发明专利]正六面体磁梯度张量系统误差直接校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及由磁通门传感器组成的正六面体磁梯度张量系统，特别涉及一种正六面体磁梯度张量系统的系统误差直接校正方法。

背景技术

磁梯度张量系统是一种重要的磁性目标探测系统。磁梯度张量系统通常由三个或者多个磁通门磁力仪组成，通过磁力仪的测量值求差分来得到目标的梯度值，由于地磁场的梯度通常小于0.02nT/m，因此磁梯度张量系统可以有效的克服地磁场的干扰。单个磁通门传感器存在非正交误差、三轴灵敏度偏差、零点漂移误差等，磁力仪之间存在安装指向误差，这些误差会影响磁梯度张量的测量，将会导致目标定位误差的增加。

针对磁梯度张量系统的系统误差问题，目前国内外学者开展了大量的研究。吉林大学的刘丽敏利用磁梯度张量的九个分量对应关系设计算法对十字型测量系统误差进行校正，但是该方法假设传感器z轴不存在安装误差(刘丽敏.磁通门张量的结构设计、误差分析及水下目标探测[D].长春：吉林大学，2012)。国防科技大学的陈谨飞首先利用最小二乘法对单磁力仪进行校正，接着利用求解非线性方程组的方法对磁力仪间的安装指向误差进行校正(陈谨飞.基于梯度张量的磁异常目标定位方法研究[D].长沙：国防科学技术大学，2012)。军械工程学院的张光首先利用线性误差模型对单磁力仪误差进行校正，接着利用线性模型对十字型测量系统的安装指向误差进行校正(张光，张英堂，尹刚，等.基于线性误差模型的磁张量系统校正方法[J].吉林大学学报(工学版)，2013，43(10)：2683-2690)。军械工程学院的尹刚通过两个非线性变换得到单磁力仪误差校正的线性模型，接着对十字型测量系统的安装指向误差进行校正(YinG,ZhangYT,FanHBetal..Linearcalibrationmethodofmagneticgradienttensorsystem[J].Measurment,2014,18(8):8-18)。新加坡DSO国际实验室的Y.H.Pei提出了正四面体磁梯度张量系统的误差补偿方法，具体做法是将一个磁力仪设为参考磁力仪，对剩余的三个磁力仪进行单磁力仪及安装指向误差校正，最后采用校正后的三个磁力仪进行磁梯度张量的计算(Y.H.PEI,H.G.YEO.UXOSurveyusingvectormagneticgradiometeronautonomousunderwatervehicle[C].MTS/IEEEOceans2009,Biloxi,2009:1-8)。海军航空工程学院的于振涛针对正四面体测量系统加入了磁梯度张量本身的约束，提出系统误差的补偿方法(于振涛，吕俊伟，郭宁，等.四面体磁梯度张量系统的误差补偿[J].光学精密工程，2014，22(10)：2683-2690)。

目前采用的磁梯度张量系统误差的校正方法是：将磁梯度张量系统放置于匀强磁场的环境中，通过旋转磁梯度张量系统得到不同姿态的测量值，然后通过测量值得到每个磁通门传感器的单磁力仪误差校正参数，得到单磁力仪误差校正参数后，首先对单磁力仪进行误差校正，然后利用校正后的值对磁通门传感器之间的安装指向误差进行计算，得到安装指向误差参数。

目前采用的磁梯度张量系统的校正方法存在校正系数较多、校正过程复杂等问题。以正六面体磁梯度张量系统为例，系统由8个磁通门磁力仪磁力仪组成，系统误差中需要校正的参数有135个(8个单磁力仪误差参数8×9个,7个磁力仪的安装指向误差参数7×9个)。

发明内容

针对目前采用的磁梯度张量系统误差的校正方法存在的问题，本发明所要解决的技术问题是提供一种正六面体磁梯度张量系统的系统误差直接校正方法，本发明中的直接校正方法首先设定一个参考磁力仪，通过在匀强磁场中旋转得到参考磁力仪的单磁力仪误差校正参数，然后通过计算参考磁力仪与系统中剩余磁力仪的实际输出值之间的关系，将剩余磁力仪的输出值转换成参考磁力仪的输出值，利用参考磁力仪的单磁力仪误差参数进行误差校正，实现对剩余磁力仪的安装指向误差和单磁力仪误差的校正，从而完成正六面体磁梯度张量系统的校正。本发明所述的方法能够减少目前采用的校正方法的校正参数，提高校正效率，提高校正的精度。

本发明是通过以下技术方案实现的：

采用在匀强磁场中旋转求取误差参数，由于匀强磁场中真实磁场值的模为常数，因此可以利用单磁力仪误差数学模型求取误差参数。根据单磁力仪误差公式如下：